使用單線傳感器簡化隔離式溫度檢測

許多溫度檢測應(yīng)用需要對傳感器進(jìn)行電氣隔離。幸運(yùn)的是，一些低成本的溫度傳感集成電路（IC）很容易隔離。本應(yīng)用筆記介紹了兩種隔離溫度傳感器的方法。

傳感器（如溫度傳感器）安裝在“機(jī)械不方便”的位置時(shí)需要電氣隔離，例如電氣噪聲環(huán)境、接地不良的環(huán)境以及缺乏隔離導(dǎo)致安全問題的情況。新型溫度傳感器系列采用具有數(shù)字多路復(fù)用輸出的新型簡單單線方法，簡化了隔離系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。這些新器件還具有非常低的功耗，簡化了為隔離側(cè)供電的選擇和成本。

隔離具有單向輸出的溫度傳感器非常簡單。例如，具有頻率或周期輸出或恒溫開關(guān)輸出的溫度傳感器，如圖1所示。該電路可以利用新的傳感器系列，例如周期與溫度成比例的MAX6576或頻率隨溫度變化的MAX6577。Maxim還提供MAX6501至MAX6506，該系列溫度開關(guān)（具有在預(yù)定義溫度下激活輸出的簡單器件），也可用于該電路。

圖1.這種簡單的隔離式溫度傳感器提供頻率或周期與溫度成比例的輸出。它還可用于IC6501的溫度激活開關(guān)（如Maxim的MAX6506–MAX2）。

已經(jīng)存在一段時(shí)間的數(shù)字可尋址傳感器和之前的文章已經(jīng)演示了如何在 I 上連接此類設(shè)備。2C 或 SMBus（參見參考文獻(xiàn) 1、2）。然而，我2C 或 SMBus 總線需要兩個(gè)隔離電路，用于其獨(dú)立的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)線。

新型傳感器系列MAX6575H/L可在簡單的單線雙向數(shù)字總線上多路復(fù)用多達(dá)8個(gè)傳感器。這些傳感器需要來自處理器的命令信號，它們在預(yù)定的延遲后做出響應(yīng)（數(shù)據(jù)手冊中有詳細(xì)說明）。雙向總線要求很容易通過與I相同的隔離方法得到滿足。2C總線，簡化為只需要一個(gè)雙向隔離器電路。

圖2.該電路在一條數(shù)字線路上提供多達(dá)八個(gè)多個(gè)“可尋址”傳感器。傳感器可以是隔離的或非隔離的，或者兩者兼而有之。

圖3.圖2的典型通信順序。一旦DO引腳被拉低然后松開，DO引腳的控制轉(zhuǎn)移到MAX6575L/H。溫度轉(zhuǎn)換從外部觸發(fā)脈沖的下降沿開始。稍后MAX6575將溶解氧線拉低。該時(shí)間由器件溫度和時(shí)間選擇引腳（TS1、TS0）決定。DO線在5Tμs內(nèi)保持低電平，其中T是以開爾文為單位的溫度。器件的溫度由外部觸發(fā)脈沖的邊沿到邊延遲和源自器件的后續(xù)脈沖的下降沿表示。啟動(dòng)脈沖應(yīng)保持低電平至少 2.5μs （tStart）。

溫度（以攝氏度為單位）可以按如下方式計(jì)算：

T（°C） = [tDx（μs）/超時(shí)乘數(shù)（μs/K）] - 273.15K

每個(gè)傳感器的乘數(shù)值由其TS0和TS1線路選擇決定：

IC3， tD1： 5μs/K IC4， tD2： 20μs/K IC5， tD3： 80μs/K

雖然圖2中的隔離器設(shè)計(jì)是對稱的，但為了便于說明，左側(cè)連接到隔離的從設(shè)備，而右側(cè)連接到主機(jī)（通常是微控制器、微處理器或計(jì)算機(jī)的數(shù)字線路）。如果計(jì)算機(jī)將正確的線路拉低，則Opto 1中的光電二極管將打開Opto 1中的晶體管，將從屬數(shù)據(jù)線拉低。Opto 1中的晶體管以這樣一種方式（通過D2）拉下數(shù)據(jù)線，使得Opto 1中的光電二極管無法激活，這將返回環(huán)路周圍的信號，如果發(fā)生，則會鎖存電路。相反方向的數(shù)據(jù)傳輸功能相同，但通過Opto 1除外。圖2所示電路將驅(qū)動(dòng)總共8個(gè)MAX6575器件，采用隔離式或非隔離式傳感器的任意組合。還顯示了描述隔離電源或替代電池電源的塊。

審核編輯：郭婷